機(jī)械制圖三維模型庫(kù)的開發(fā)及應(yīng)用

摘 要： 多媒體CAI——計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)越來越受到教育工作者的歡迎和重視。近幾年來，隨著網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的普及，各類輔助教學(xué)的應(yīng)用型軟件不斷地出現(xiàn)，都為課程教學(xué)改革提供了技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械制圖 虛擬模型庫(kù) 開發(fā) 應(yīng)用

一、機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)的教學(xué)優(yōu)勢(shì)

1.取代傳統(tǒng)的實(shí)物模型

應(yīng)用三維CAD技術(shù)創(chuàng)建的機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)，可以利用光盤存儲(chǔ)數(shù)量眾多的模型，在使用中可以完全取代實(shí)物模型，從而消除了實(shí)物模型因體積和重量造成的攜帶不便的缺點(diǎn)。另一方面，傳統(tǒng)的實(shí)物教學(xué)模型更新?lián)Q代的速度慢并且不能夠修改，而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技時(shí)代不斷進(jìn)步的需要。機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)在教學(xué)中的應(yīng)用完全可以避免傳統(tǒng)教具的缺點(diǎn)，利用先進(jìn)的三維CAD技術(shù)創(chuàng)建地計(jì)算機(jī)模型，不僅精度高、質(zhì)感好、形象逼真、色彩豐富，還能將復(fù)雜形體的外形與內(nèi)腔、相貫體中相貫線的變化趨勢(shì)、裝配體中零件之間的連接關(guān)系充分地展示出來，加上動(dòng)畫效果，使教學(xué)中的知識(shí)難點(diǎn)更加清晰、生動(dòng)、形象。利用計(jì)算機(jī)軟件還可以方便地進(jìn)行教學(xué)模型修改與新建，這樣不僅能夠及時(shí)補(bǔ)充符合新教學(xué)內(nèi)容的模型，還可以針對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象、教學(xué)要求調(diào)整現(xiàn)有的模型，充分滿足了教學(xué)中對(duì)模型種類及數(shù)量的需要，達(dá)到降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

2.學(xué)生課下學(xué)習(xí)的助學(xué)型課件

近幾年來，由于同一班級(jí)生源質(zhì)量的差異增大及機(jī)械制圖的授課時(shí)數(shù)不斷減少，使得教師課后輔導(dǎo)的難度增強(qiáng)。對(duì)于程度低一些的學(xué)生，如果輔導(dǎo)不夠及時(shí)，那么他們一旦無法戰(zhàn)勝學(xué)習(xí)中的困難，便退縮或放棄學(xué)習(xí)，并失去對(duì)機(jī)械制圖學(xué)習(xí)的興趣。另一方面，在機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)過程中，閱讀、分析、比較典型機(jī)械圖樣，對(duì)學(xué)生提高讀圖能力、開闊視野、積累經(jīng)驗(yàn)、提高對(duì)機(jī)械零件的表達(dá)能力都有一定的幫助。機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)可以幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)觀念，學(xué)生還可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)能力，進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)。

機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)可以載入網(wǎng)絡(luò)，不受時(shí)空限制在網(wǎng)上進(jìn)行傳輸。如果學(xué)生在課后練習(xí)中遇到困難，就可以通過校園網(wǎng)進(jìn)入模型庫(kù)主頁(yè)，在庫(kù)中找到所需要的模型，進(jìn)行仔細(xì)觀察，增強(qiáng)對(duì)實(shí)物的感官認(rèn)識(shí)，輔助完成課后練習(xí)。另外，計(jì)算機(jī)模型庫(kù)中收集了大量典型零、部件的三維模型與二維工程視圖，采用了不同的表達(dá)方法，學(xué)生可以通過與自己所繪圖形對(duì)比，來檢驗(yàn)自己的讀圖能力和對(duì)機(jī)件的表達(dá)能力。計(jì)算機(jī)模型庫(kù)可以改變傳統(tǒng)教學(xué)的單調(diào)模式，有助于學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)習(xí)效率。

3.作為實(shí)踐性教學(xué)的素材庫(kù)

為了使機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后在生產(chǎn)第一線能勝任實(shí)際工作，必須在學(xué)校學(xué)習(xí)過程中加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，實(shí)踐性教學(xué)的目的就是使學(xué)生能夠綜合地應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題。

在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)已經(jīng)成為機(jī)械制圖課程中的一個(gè)重要組成部分，目前我校的六個(gè)多媒體教室的計(jì)算機(jī)中除了安裝了二維繪圖軟件（AutoCAD、CAXA電子圖板）外，還有三維繪圖軟件（Solid2000、3DMAX），并且每臺(tái)計(jì)算機(jī)都可以方便地進(jìn)入校園網(wǎng)和Internet，這就為機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)提供了必要的物質(zhì)條件。過去的機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)，通常采用測(cè)量和拼裝模型的方法進(jìn)行，這樣具有一定的局限性，一是要準(zhǔn)備很多模型，因而占用較大的空間和較多的資金投入。二是模型的種類較少，因而限制了實(shí)踐性教學(xué)的內(nèi)容，影響了教學(xué)效果。利用三維CAD軟件建立的參數(shù)化機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)，可以解決上述問題，成為機(jī)械制圖實(shí)踐性教學(xué)的素材庫(kù)。在教學(xué)過程中，教師可以根據(jù)教學(xué)需要分組設(shè)計(jì)不同的教學(xué)任務(wù)，每組學(xué)生根據(jù)自己的教學(xué)任務(wù)要求，從素材庫(kù)中調(diào)用零件模型，借助三維CAD軟件提供的測(cè)量與裝配功能進(jìn)行零件測(cè)繪及裝配體的拼裝，然后利用二維繪圖軟件進(jìn)行零件圖的繪制及裝配圖的拼畫。這種以虛擬制造環(huán)境為背景的教學(xué)模式，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的觀察力、發(fā)現(xiàn)力、想象力、邏輯聯(lián)想力，有利于認(rèn)知思維深化與發(fā)展，增強(qiáng)了培養(yǎng)分析與工程能力的力度，開闊了學(xué)生的視野，極大提高了學(xué)習(xí)的趣味性與教學(xué)效率。

二、機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)的建立

機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)實(shí)際上是對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)虛化處理，利用計(jì)算機(jī)軟件及多媒體技術(shù)制作形象逼真的虛擬實(shí)體模型，取代傳統(tǒng)實(shí)物模型的制作、管理和使用。機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)主要包括以下三個(gè)部分：（1）三維模型庫(kù)；（2）二維視圖表達(dá)庫(kù)；（3）動(dòng)畫模擬仿真庫(kù)。三個(gè)部分相互關(guān)聯(lián)、一一對(duì)應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝龍漢.AutoCAD2012機(jī)械制圖.清華大學(xué)出版社，2013.1.

[2]朱光苗等主編.CAXA 基礎(chǔ)教程——電子圖板.人民郵電出版社，2009.6.

[3]姜勇等主編.AutoCAD2008中文版輔助機(jī)械制圖.人民郵電出版社，2009.10.